前 言
談到面罩的物理性能,包括的范圍應該說還要多一些,比如力學性能方面,還有面罩的硬度、強度、對頭部的壓力;光學性能除鏡片的透光率、視野等外,還有影響觀察的保明能力和成像質量方面的問題;聲學有通話效能方面的問題,等等。但這些問題,一方面,國內有關各單位尚無成熟的基礎,就是從國外一些國家有關的標準看,也都沒有很全面的借鑒。為適應工業防護面具的急需,只能以我國現有的經驗為基礎,參考一些國外資料,對一些主要性能規定它們的試驗方法。其他方面,待將來條件成熟再作進一步的補充和修改。
這里所編入的,有呼氣閥(活門)的氣密性和阻力、面罩吸氣阻力、面罩的實際有害空間、佩戴面具后的視野以及漏氣系數等6項試驗方法。這些試驗方法中,對試驗設備的要求總的精神是能保證測試結果的可靠性就行,沒有做太具體的規定。
因呼氣閥的阻力和面罩的吸氣阻力的測量都很簡單,這里不再予以說明。
一、關于呼氣閥氣密性試驗方法
佩戴面具吸氣時,呼氣閥應能保證從開始吸氣至面罩內處于最大負壓時都具有可靠的氣密程度,這就要求閥門動作靈敏,在小流量吸氣時即能關閉,在所經受的負壓內漏氣速率不大。
標準GB2891.1-82中規定活門裝接在定容腔體上試驗,用≤500ml/min的流速抽氣至腔體負壓達到125mmH2O時關閉抽氣閥,從負壓120mmH2O起觀測壓力恢復到常壓時所用的時間,作為氣密程度的衡量標準。
這里包括了兩方面,用≤500ml/min流速抽氣首先就檢驗了閥動作的靈敏性,若不能使腔體內造成指定的負壓,則活門起不到應有的作用是明顯的。因為不論在多高的負壓時,這么大的漏氣流速是不能容許的。這個規定比日本標準(1L/min)要求高,但是這個要求是能達到的;根據對一些國內活門測試的情況看,只要呼氣閥的氣密性合格,只要很小的流速(例如:200ml/min)很快就能達到120mmH2O的負壓。
120mmH2O是從事中、上等體力勞動時面罩內部可能出現的最大負壓值,也是呼吸閥所應承受負壓水平,這個水平與日本標準一致。
氣密程度的衡量參量,各國所采用的基本上有兩種,一種是選取在某種負壓情況下來測定恒壓差下的漏氣速率;這種方法為英、美和一些歐洲國家所采用。這種方法在概念上,容易和允許漏入的有毒濃度相聯系,測量時與儀器的內容積和壓力計無關;但一般說,不同負壓下漏氣速率不同,而且測試方法上稍微費事些。
另一種是在與閥門相連的定容腔體內造成負壓,用漏氣引起負壓變化的快慢來衡量;這種方法為日本、蘇聯及我國所采用。形式又有兩種:要求高的指定1min內容許負壓變化的最大量;要求稍低的,則規定恢復到常壓至少需要的時間。
在試驗過程中與閥門相通的內容積相對變化很小,我們就可把這容積看作恒定的氣室,定容氣室壓力變化情況可用下式描述:
(dp)/(dt)=(RT)/V•(dm)/(dt) (1)
式中: (dp)/(dt)--為壓力的變化速度,N/s;
(dm)/(dt)--容積內氣體量變化速率,mol/s;
V--容積,m^3;
T--溫度,K;
R--氣體常數。
可以看出:壓力變化的快慢和漏氣速率、溫度成正比,和容積成反比,由于絕對溫度的相對變化小,我們把它和容積一樣看成是恒定的。容積規定50±5ml容許相差約10%,溫度在293±20K內相差還不到10%。水柱壓力指示管的內徑規定為3~4mm,太細會產生毛細管現象,使用不便。內徑3mm時,壓力從150mmH2O降到0,引起的內腔容積變化約為1ml,可以不計。
對半面罩,我們量取的是負壓從120mmH2O降至0的時間,這實際是(dp)/(dt)倒數的積分量,在標準中規定它不得少于20s,相當于平均的漏氣速率不得超過2.2ml/min。
標準推薦的兩種測試儀器,同等有效,只是在有抽氣泵的儀器中調控抽氣流較容易,靠水位降落的吸引瓶設備中抽氣流不好掌握些。
二、關于面具視野的試驗方法
定義:人員頭、眼不動,直視前方所能觀察到的全部空間稱為視野,兩眼視野的空間總和稱總視野;雙眼都能觀察到的空間稱雙目視野。視野某方位邊界線與眼的水平視軸所夾的角稱為該方位的視野寬度(或方位視野)。
佩戴面具后的視野對我國成年人平均視野(亦稱為生理視野)的百分比,稱為該面具的視野保存率(亦可簡稱為該面具的視野)。
所以視野的表征量應是立體角,單位為球面度,視野寬度以度或弧度為單位,而面具視野保存率則用“%”表示。
在面具標準GB2890-82中已經提到了兩種視野的表征方法:就是按整個能觀察到的立體角相對值表示法和按各個方位視野寬度表示法。前種表示法的意義比較完整,總視野、雙目視野和單目視野都用一個數據概括范圍,但不直接反映方位的結構情況;方位視野值表示,可以按著工作需要,突出對面具的某些方向。而且可在測得的視野圖上直接讀出而不必經過計算。“面具標準”采取了兼容的規定,理由見該“標準”的編制說明。
雖然國外有不同的表示法和要求,但試驗方法和基本設備都是大同小異的,都是在佩戴面具的人和頭型面前,造成某一半徑的半球面,而在半球面上設置表明方位角的刻度線和視野寬度刻度線以及視標。半球面的半徑有的較大,有的較小,很多視野儀采用有刻度弧弓,旋轉弧弓就可以得到半球面。對于用人佩戴來作測試的方法大的弧弓半徑(球面半徑)較方便一些。
用受試人作試驗。要求有較多的受試者,得到統計的結果,變差一般較大。
我國已有人頭模型的標準。采取用頭型測量的方法,可以大大節省測試時間和縮小測試的變差。標準GB2891.4-82中規定分別使左、右眼處于弧弓旋轉球面的球心處,而不是像“日本標準”那樣,把兩眼中點放在球心處。這樣能更好地反映立體角,特別當弧弓半徑不大的時候更好些。
計算總視野或雙目視野的保存率,應該先分別算未戴面具時和戴上面具后視野圖上所代表的立體角Ω(單位:球面度)然后算出百分數表示的保存率。
2π
θ=∫ (1-cosφ)(dθ) (2)
0
計算工作可在計算器上進行。假若視野圖是標繪在sin(φ/2) 成比例的同心圓視野網圖上,則用求積儀在圖紙上量得的視野圖面積就正比于立體角。(見圖)
總之
視野保存率=Ω面具/Ω正常×100% (3)
目前,我們采用的一般醫用視野計,其所記錄的視野網圖是等距同心圓的;在視野圖上量取面積之比不能代表立體角之比,必須給予修正。根據我國成年人平均視野情況所作的一次近似修正值γ,可從給出的曲線查到。若以Si表示面具視野面積,S表示正常人視野,則
視野保存率=γ•Si/S×100% (4)
下面再談談“下方視野”的規定。
當人從某方位觀察時,他看到的總是或大或小的扇面角的一部分,如圖中陰影部。假若取一個規定的扇面角內的最大值或平均值來表示,意義可能實際些。但這可能計算,較繁。若規定死按某方位角(例270°處)來取,則測量時佩戴稍歪,取得的值變
差很大。故試驗方法應規定以左右眼視野圖的下方交叉點為準,比較明確。
用標準頭型測量,變差的主要來源是面具佩戴正確與否,戴松戴緊,傾斜不正,都會影響測試,所以要求操作者多加注意,使用與面具相應的頭型號碼,戴測3次,以平均結果表示。
三、關于面罩實際有害空間的試驗方法
分幾點作說明:
1. 基本概念
戴著面具時,面罩與人的頭面部之間形成的空間稱為有害空間(也稱死腔、幾何死腔、幾何有害空間或形態有害空間等)。面罩在標準頭型上的有害空間,可以用灌水,灌沙等方法測出來。
有害空間之所以有害,是因為它阻留一部分呼出氣,而這部分氣在吸氣時又首先被吸入肺部,使肺泡通氣量減小,影響呼吸中的氣體交換。但有害空間并非全部腔體都起阻留作用,某些角落或“停滯區”,可能不參與這一阻留過程。我們把實際起作用的部分稱為實際有害空間。
2 測試原理
將面具(罩)戴在標準頭型上,排除密合框的漏氣(必要時可采取貼封之類的輔助措施),用人工肺(或稱機械肺)做模擬呼吸。以高濃度為a的二氧化碳作試驗氣,供給頭型呼吸氣,測得吸氣時吸入頭型后的二氧化碳濃度為b,若設被吸的環境空氣中含二氧化碳濃度為c,通氣量為V,呼吸道死腔容積為K,可以建立下面等式;
b•V=a(P+K)+c[V-(P+K)] (5)
式中:P--實際有害空間,可以得出:
P=[(b-c)V]/(a-c)-K (6)
實驗的主要工作就是收集吸入后的氣體,分析其濃度b。K是頭型的儀器的定數,可預先用灌水,灌沙或幾何計算得到,因而P可以容易算出,若能保證c≤1%,上式可簡化為:
P=(1/a)V-K (7)
3 影響測試的條件
(1) 呼吸的條件(流速和周期)顯然會影響有害空間有效部分的大小。溫經以某面具為樣做過考察,實驗證實呼吸量增加會引起P增大。所以“試驗方法”規定機械肺的呼吸氣量為24±1L/min,呼吸頻率為21~24次/min,這相當于中等勞動時的呼吸。
(2) 環境條件:面具進口周圍的環境空氣若不注意,其濃度c變化無從知道,必須采取通風措施及時把呼出的高濃度二氧化碳氣排離進氣口周圍,否則式(6)中c值實際可能變大,不能忽視。
(3) 器材設備條件:帶有呼氣閥的面具,其吸氣閥在呼氣時嚴重漏氣或失效,也會使結果變大,應予清除。密合框漏氣當然造成結果偏高。所以這部分漏氣應盡量排除。
四、關于佩戴面具漏氣系數的試驗方法
1. 受試人問題
防毒面具要有效地達到防護目的,一是靠濾毒器(罐)的濾毒能力,再是靠面具結構嚴密,閥門性能良好。這些都是與使用者無關的器材因素。面罩體密合框設計得好不好,適應使用者各種頭面型以保持氣密的能力如何,則是關系到發揮器材作用的前提,而這個因素,卻是個變異很大的因素。
對這個問題,國外有不同的試驗方法,英、美國家,采用人受試。日本以標準頭型測試,蘇聯以前以人受試為主,以模型人頭和人工肺測試為補充,77年的標準,則只規定了用標準頭型的檢驗。
人受試測試,情況近實,能信服地說明問題。但由于人的因素變異大,有一個基本的抽樣人數問題,要很好解決。英國標準以10人的平均漏氣系數來鑒定(不大于0.25%),我國軍用面具的鑒定要求較嚴,密合適佩率采取了較大的受試子樣(注:受試體的任一被試部分均稱子樣)。
標準頭型加人工肺的測試,變異性小,測試明確簡單,但目前我國尚無可作為標準的氣密試驗用人頭模型,所以試驗方法規定每種面具選10名人員佩戴試驗。這里除受試子樣大小可討論,還有判別標準亦要斟酌。
2. 判別標準
根據有關單位的經驗,在隨機征集的一批受試者中,總有個別的所謂“特殊頭型”出現,他們對面具密合框的設計質量要求特別高,常常難以得到<0.01%的漏氣系數。所以作為面具設計制造的鑒定參數,需從兩方面考慮,一是按受試子樣的密合適佩率鑒定;二是按受試子樣的平均漏氣系數判定。英國的標準是按第二種進行的,而且平均漏氣系數只要求<0.25%,似乎偏低。按第一方案判定,適佩率的高低應與防護因數P.F.要求和受試子樣大小聯系考慮。對于工業面具國內尚無成熟經驗積累,標準草案未作出規定,望討論。
3. 防護因數
六十年代已有人開始用防護因數(P.F.或稱防護系數)來作為面具綜合防護能力的評價。它的定義如下:
P.F.=環境空氣中污染濃度/佩戴面具后吸入氣中污染濃度=c0/c (8)
按定義,對于過濾式防護面具可以有式(9):
V•c=c0[(V-L)(1-e)+L] (9)
式中:V--吸氣量;
e--濾毒器效率;
L--密合框和呼氣閥門的漏氣量。
在下列兩種條件下,可以只把L看作是密合框的漏氣量:
(1) 閥門漏氣比密合框漏氣小得多;
(2) 閥門處于某種相當于生理室設計的保護下。
我們定義漏氣系數為:
K=L/V(×100%) (10)
從式(10)可能得到
P.F.=c0/c=1/[1-e(1-K)] (11)
若視e=1(即100%濾除),則
P.F.=1/K
若視K為0(即不漏氣),則
F.F.=1/(1-e)
單獨由e或K決定P.F.的情況,一般要求另一個因素提供的防護能力比它要高一個數量級以上。
所以漏氣系數<0.05%,就能保證效率高至99.5%的過濾器發揮充分作用,而要測試0.05%這樣大小的密合框漏氣系數,應該要求測試時的e大于99.995%,才能使
K=L/V=c/c0
滿足上述條件的測試方法最好是使過濾器不直接吸入試驗用的氣溶膠( 油霧或鈉鹽霧)。
4. 其他影響因素
除標準GB 2891.6-82中提到的人員頭面部狀態(如鬢角長發、面部汗濕、頭部動作等)外,還對如下問題再提點看法:
連續抽樣氣流大小問題:從吸氣中抽取氣流來測定濃度,等于增加了受試者的吸氣量,或者說等于使受試者處于比在油霧室實際活動稍高活動量狀態,這對于評價面具是無害的。
由于呼吸過程中氣流量有周期變化,連續取樣的讀數會有變化是可預料的。目前我們用目測的光學儀器,一般按變化過程出現的最大值取數。
在有自動記錄設備的測試中,按記錄曲線積分是更準確的。
標準中規定受試者完成的動作,是為了測定密合適佩的可靠性,以對應使用者佩戴著面具工作的需要。
談到面罩的物理性能,包括的范圍應該說還要多一些,比如力學性能方面,還有面罩的硬度、強度、對頭部的壓力;光學性能除鏡片的透光率、視野等外,還有影響觀察的保明能力和成像質量方面的問題;聲學有通話效能方面的問題,等等。但這些問題,一方面,國內有關各單位尚無成熟的基礎,就是從國外一些國家有關的標準看,也都沒有很全面的借鑒。為適應工業防護面具的急需,只能以我國現有的經驗為基礎,參考一些國外資料,對一些主要性能規定它們的試驗方法。其他方面,待將來條件成熟再作進一步的補充和修改。
這里所編入的,有呼氣閥(活門)的氣密性和阻力、面罩吸氣阻力、面罩的實際有害空間、佩戴面具后的視野以及漏氣系數等6項試驗方法。這些試驗方法中,對試驗設備的要求總的精神是能保證測試結果的可靠性就行,沒有做太具體的規定。
因呼氣閥的阻力和面罩的吸氣阻力的測量都很簡單,這里不再予以說明。
一、關于呼氣閥氣密性試驗方法
佩戴面具吸氣時,呼氣閥應能保證從開始吸氣至面罩內處于最大負壓時都具有可靠的氣密程度,這就要求閥門動作靈敏,在小流量吸氣時即能關閉,在所經受的負壓內漏氣速率不大。
標準GB2891.1-82中規定活門裝接在定容腔體上試驗,用≤500ml/min的流速抽氣至腔體負壓達到125mmH2O時關閉抽氣閥,從負壓120mmH2O起觀測壓力恢復到常壓時所用的時間,作為氣密程度的衡量標準。
這里包括了兩方面,用≤500ml/min流速抽氣首先就檢驗了閥動作的靈敏性,若不能使腔體內造成指定的負壓,則活門起不到應有的作用是明顯的。因為不論在多高的負壓時,這么大的漏氣流速是不能容許的。這個規定比日本標準(1L/min)要求高,但是這個要求是能達到的;根據對一些國內活門測試的情況看,只要呼氣閥的氣密性合格,只要很小的流速(例如:200ml/min)很快就能達到120mmH2O的負壓。
120mmH2O是從事中、上等體力勞動時面罩內部可能出現的最大負壓值,也是呼吸閥所應承受負壓水平,這個水平與日本標準一致。
氣密程度的衡量參量,各國所采用的基本上有兩種,一種是選取在某種負壓情況下來測定恒壓差下的漏氣速率;這種方法為英、美和一些歐洲國家所采用。這種方法在概念上,容易和允許漏入的有毒濃度相聯系,測量時與儀器的內容積和壓力計無關;但一般說,不同負壓下漏氣速率不同,而且測試方法上稍微費事些。
另一種是在與閥門相連的定容腔體內造成負壓,用漏氣引起負壓變化的快慢來衡量;這種方法為日本、蘇聯及我國所采用。形式又有兩種:要求高的指定1min內容許負壓變化的最大量;要求稍低的,則規定恢復到常壓至少需要的時間。
在試驗過程中與閥門相通的內容積相對變化很小,我們就可把這容積看作恒定的氣室,定容氣室壓力變化情況可用下式描述:
(dp)/(dt)=(RT)/V•(dm)/(dt) (1)
式中: (dp)/(dt)--為壓力的變化速度,N/s;
(dm)/(dt)--容積內氣體量變化速率,mol/s;
V--容積,m^3;
T--溫度,K;
R--氣體常數。
可以看出:壓力變化的快慢和漏氣速率、溫度成正比,和容積成反比,由于絕對溫度的相對變化小,我們把它和容積一樣看成是恒定的。容積規定50±5ml容許相差約10%,溫度在293±20K內相差還不到10%。水柱壓力指示管的內徑規定為3~4mm,太細會產生毛細管現象,使用不便。內徑3mm時,壓力從150mmH2O降到0,引起的內腔容積變化約為1ml,可以不計。
對半面罩,我們量取的是負壓從120mmH2O降至0的時間,這實際是(dp)/(dt)倒數的積分量,在標準中規定它不得少于20s,相當于平均的漏氣速率不得超過2.2ml/min。
標準推薦的兩種測試儀器,同等有效,只是在有抽氣泵的儀器中調控抽氣流較容易,靠水位降落的吸引瓶設備中抽氣流不好掌握些。
二、關于面具視野的試驗方法
定義:人員頭、眼不動,直視前方所能觀察到的全部空間稱為視野,兩眼視野的空間總和稱總視野;雙眼都能觀察到的空間稱雙目視野。視野某方位邊界線與眼的水平視軸所夾的角稱為該方位的視野寬度(或方位視野)。
佩戴面具后的視野對我國成年人平均視野(亦稱為生理視野)的百分比,稱為該面具的視野保存率(亦可簡稱為該面具的視野)。
所以視野的表征量應是立體角,單位為球面度,視野寬度以度或弧度為單位,而面具視野保存率則用“%”表示。
在面具標準GB2890-82中已經提到了兩種視野的表征方法:就是按整個能觀察到的立體角相對值表示法和按各個方位視野寬度表示法。前種表示法的意義比較完整,總視野、雙目視野和單目視野都用一個數據概括范圍,但不直接反映方位的結構情況;方位視野值表示,可以按著工作需要,突出對面具的某些方向。而且可在測得的視野圖上直接讀出而不必經過計算。“面具標準”采取了兼容的規定,理由見該“標準”的編制說明。
雖然國外有不同的表示法和要求,但試驗方法和基本設備都是大同小異的,都是在佩戴面具的人和頭型面前,造成某一半徑的半球面,而在半球面上設置表明方位角的刻度線和視野寬度刻度線以及視標。半球面的半徑有的較大,有的較小,很多視野儀采用有刻度弧弓,旋轉弧弓就可以得到半球面。對于用人佩戴來作測試的方法大的弧弓半徑(球面半徑)較方便一些。
用受試人作試驗。要求有較多的受試者,得到統計的結果,變差一般較大。
我國已有人頭模型的標準。采取用頭型測量的方法,可以大大節省測試時間和縮小測試的變差。標準GB2891.4-82中規定分別使左、右眼處于弧弓旋轉球面的球心處,而不是像“日本標準”那樣,把兩眼中點放在球心處。這樣能更好地反映立體角,特別當弧弓半徑不大的時候更好些。
計算總視野或雙目視野的保存率,應該先分別算未戴面具時和戴上面具后視野圖上所代表的立體角Ω(單位:球面度)然后算出百分數表示的保存率。
2π
θ=∫ (1-cosφ)(dθ) (2)
0
計算工作可在計算器上進行。假若視野圖是標繪在sin(φ/2) 成比例的同心圓視野網圖上,則用求積儀在圖紙上量得的視野圖面積就正比于立體角。(見圖)
總之
視野保存率=Ω面具/Ω正常×100% (3)
目前,我們采用的一般醫用視野計,其所記錄的視野網圖是等距同心圓的;在視野圖上量取面積之比不能代表立體角之比,必須給予修正。根據我國成年人平均視野情況所作的一次近似修正值γ,可從給出的曲線查到。若以Si表示面具視野面積,S表示正常人視野,則
視野保存率=γ•Si/S×100% (4)
下面再談談“下方視野”的規定。
當人從某方位觀察時,他看到的總是或大或小的扇面角的一部分,如圖中陰影部。假若取一個規定的扇面角內的最大值或平均值來表示,意義可能實際些。但這可能計算,較繁。若規定死按某方位角(例270°處)來取,則測量時佩戴稍歪,取得的值變
差很大。故試驗方法應規定以左右眼視野圖的下方交叉點為準,比較明確。
用標準頭型測量,變差的主要來源是面具佩戴正確與否,戴松戴緊,傾斜不正,都會影響測試,所以要求操作者多加注意,使用與面具相應的頭型號碼,戴測3次,以平均結果表示。
三、關于面罩實際有害空間的試驗方法
分幾點作說明:
1. 基本概念
戴著面具時,面罩與人的頭面部之間形成的空間稱為有害空間(也稱死腔、幾何死腔、幾何有害空間或形態有害空間等)。面罩在標準頭型上的有害空間,可以用灌水,灌沙等方法測出來。
有害空間之所以有害,是因為它阻留一部分呼出氣,而這部分氣在吸氣時又首先被吸入肺部,使肺泡通氣量減小,影響呼吸中的氣體交換。但有害空間并非全部腔體都起阻留作用,某些角落或“停滯區”,可能不參與這一阻留過程。我們把實際起作用的部分稱為實際有害空間。
2 測試原理
將面具(罩)戴在標準頭型上,排除密合框的漏氣(必要時可采取貼封之類的輔助措施),用人工肺(或稱機械肺)做模擬呼吸。以高濃度為a的二氧化碳作試驗氣,供給頭型呼吸氣,測得吸氣時吸入頭型后的二氧化碳濃度為b,若設被吸的環境空氣中含二氧化碳濃度為c,通氣量為V,呼吸道死腔容積為K,可以建立下面等式;
b•V=a(P+K)+c[V-(P+K)] (5)
式中:P--實際有害空間,可以得出:
P=[(b-c)V]/(a-c)-K (6)
實驗的主要工作就是收集吸入后的氣體,分析其濃度b。K是頭型的儀器的定數,可預先用灌水,灌沙或幾何計算得到,因而P可以容易算出,若能保證c≤1%,上式可簡化為:
P=(1/a)V-K (7)
3 影響測試的條件
(1) 呼吸的條件(流速和周期)顯然會影響有害空間有效部分的大小。溫經以某面具為樣做過考察,實驗證實呼吸量增加會引起P增大。所以“試驗方法”規定機械肺的呼吸氣量為24±1L/min,呼吸頻率為21~24次/min,這相當于中等勞動時的呼吸。
(2) 環境條件:面具進口周圍的環境空氣若不注意,其濃度c變化無從知道,必須采取通風措施及時把呼出的高濃度二氧化碳氣排離進氣口周圍,否則式(6)中c值實際可能變大,不能忽視。
(3) 器材設備條件:帶有呼氣閥的面具,其吸氣閥在呼氣時嚴重漏氣或失效,也會使結果變大,應予清除。密合框漏氣當然造成結果偏高。所以這部分漏氣應盡量排除。
四、關于佩戴面具漏氣系數的試驗方法
1. 受試人問題
防毒面具要有效地達到防護目的,一是靠濾毒器(罐)的濾毒能力,再是靠面具結構嚴密,閥門性能良好。這些都是與使用者無關的器材因素。面罩體密合框設計得好不好,適應使用者各種頭面型以保持氣密的能力如何,則是關系到發揮器材作用的前提,而這個因素,卻是個變異很大的因素。
對這個問題,國外有不同的試驗方法,英、美國家,采用人受試。日本以標準頭型測試,蘇聯以前以人受試為主,以模型人頭和人工肺測試為補充,77年的標準,則只規定了用標準頭型的檢驗。
人受試測試,情況近實,能信服地說明問題。但由于人的因素變異大,有一個基本的抽樣人數問題,要很好解決。英國標準以10人的平均漏氣系數來鑒定(不大于0.25%),我國軍用面具的鑒定要求較嚴,密合適佩率采取了較大的受試子樣(注:受試體的任一被試部分均稱子樣)。
標準頭型加人工肺的測試,變異性小,測試明確簡單,但目前我國尚無可作為標準的氣密試驗用人頭模型,所以試驗方法規定每種面具選10名人員佩戴試驗。這里除受試子樣大小可討論,還有判別標準亦要斟酌。
2. 判別標準
根據有關單位的經驗,在隨機征集的一批受試者中,總有個別的所謂“特殊頭型”出現,他們對面具密合框的設計質量要求特別高,常常難以得到<0.01%的漏氣系數。所以作為面具設計制造的鑒定參數,需從兩方面考慮,一是按受試子樣的密合適佩率鑒定;二是按受試子樣的平均漏氣系數判定。英國的標準是按第二種進行的,而且平均漏氣系數只要求<0.25%,似乎偏低。按第一方案判定,適佩率的高低應與防護因數P.F.要求和受試子樣大小聯系考慮。對于工業面具國內尚無成熟經驗積累,標準草案未作出規定,望討論。
3. 防護因數
六十年代已有人開始用防護因數(P.F.或稱防護系數)來作為面具綜合防護能力的評價。它的定義如下:
P.F.=環境空氣中污染濃度/佩戴面具后吸入氣中污染濃度=c0/c (8)
按定義,對于過濾式防護面具可以有式(9):
V•c=c0[(V-L)(1-e)+L] (9)
式中:V--吸氣量;
e--濾毒器效率;
L--密合框和呼氣閥門的漏氣量。
在下列兩種條件下,可以只把L看作是密合框的漏氣量:
(1) 閥門漏氣比密合框漏氣小得多;
(2) 閥門處于某種相當于生理室設計的保護下。
我們定義漏氣系數為:
K=L/V(×100%) (10)
從式(10)可能得到
P.F.=c0/c=1/[1-e(1-K)] (11)
若視e=1(即100%濾除),則
P.F.=1/K
若視K為0(即不漏氣),則
F.F.=1/(1-e)
單獨由e或K決定P.F.的情況,一般要求另一個因素提供的防護能力比它要高一個數量級以上。
所以漏氣系數<0.05%,就能保證效率高至99.5%的過濾器發揮充分作用,而要測試0.05%這樣大小的密合框漏氣系數,應該要求測試時的e大于99.995%,才能使
K=L/V=c/c0
滿足上述條件的測試方法最好是使過濾器不直接吸入試驗用的氣溶膠( 油霧或鈉鹽霧)。
4. 其他影響因素
除標準GB 2891.6-82中提到的人員頭面部狀態(如鬢角長發、面部汗濕、頭部動作等)外,還對如下問題再提點看法:
連續抽樣氣流大小問題:從吸氣中抽取氣流來測定濃度,等于增加了受試者的吸氣量,或者說等于使受試者處于比在油霧室實際活動稍高活動量狀態,這對于評價面具是無害的。
由于呼吸過程中氣流量有周期變化,連續取樣的讀數會有變化是可預料的。目前我們用目測的光學儀器,一般按變化過程出現的最大值取數。
在有自動記錄設備的測試中,按記錄曲線積分是更準確的。
標準中規定受試者完成的動作,是為了測定密合適佩的可靠性,以對應使用者佩戴著面具工作的需要。